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摘要：房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，其需充分滿足住戶的居住要求，其中抗震設(shè)計(jì)必須有強(qiáng)化房屋建筑抗震性能的作用。地震的危害巨大，只有在房屋建筑中優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，方可確保建筑的安全性，維護(hù)住戶的生命及財(cái)產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：抗震設(shè)計(jì)；房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；安全性；土木工程結(jié)構(gòu)

在地震的作用下會出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞，因此，在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)內(nèi)容。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性，設(shè)計(jì)中要以工程實(shí)際為基礎(chǔ)完善抗震設(shè)計(jì)方案，為住戶提供安全舒適的生活環(huán)境。

1土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的意義

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗震設(shè)計(jì)占據(jù)著重要地位，其可完善土木工程結(jié)構(gòu)的抗震性能。設(shè)計(jì)者會采取多種科學(xué)有效的方式增大土木結(jié)構(gòu)承受外力作用的能力，從而加強(qiáng)土木工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性。另外，抗震設(shè)計(jì)可顯著增大土木結(jié)構(gòu)的抗震能力，若土木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震能力較低，則在地震工況下會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形或建筑物倒塌問題。所以結(jié)構(gòu)抗震設(shè)的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是使建筑物經(jīng)抗震設(shè)防后，減輕建筑的地震破壞，避免人員傷亡，減少經(jīng)濟(jì)損失。確保建筑結(jié)構(gòu)“大震不倒，中震可修，小震不壞”的設(shè)計(jì)原則。

2土木工程結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)的原則

為了讓土木工程項(xiàng)目在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中取得理想的抗震效果，改進(jìn)抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量，工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需準(zhǔn)確把握土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的主要原則，以下筆者對簡單化原則、整體性原則和抵抗性原則予以簡要分析和闡述。

2.1簡單化原則

在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)形式越簡單，其抗震性能越好。與復(fù)雜的土木工程結(jié)構(gòu)體系相比，簡單的土木結(jié)構(gòu)體系可加強(qiáng)結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算的準(zhǔn)確性，做好土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的平衡性控制，有效簡化抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時，簡單的土木工程結(jié)構(gòu)還可降低地震作用力對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負(fù)面影響，從而減少建筑所要承擔(dān)的地震作用力，保證結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

2.2整體性原則

為了加強(qiáng)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)越性，應(yīng)立足整體對土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)加大控制力度。由于土木工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的抗震性能概念作用于工程體系的每一個部分，所以在土木工程抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，也要從多角度加強(qiáng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性及全面性，規(guī)避各項(xiàng)因素的影響，增強(qiáng)不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的協(xié)調(diào)性。設(shè)計(jì)人員還要仔細(xì)分析不同部位的力學(xué)作用特征，不斷優(yōu)化并完善結(jié)構(gòu)的抗震性能，以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性和整體性。

2.3抵抗性原則

為了讓土木工程結(jié)構(gòu)受到地震作用時依然具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)人員需在設(shè)計(jì)中采取多種方式保證結(jié)構(gòu)體系的抗地震能力，確保土木工程結(jié)構(gòu)具有良好的安全性和穩(wěn)定性，尤其要重視結(jié)構(gòu)的抵抗性設(shè)計(jì)。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要先預(yù)測理想狀態(tài)下的抵抗力，保證結(jié)構(gòu)在出現(xiàn)地震災(zāi)害時能夠?qū)p失降到最低，其也是預(yù)防地震作用力負(fù)面影響的重要舉措，設(shè)計(jì)中必須對其予以高度重視。再者，為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還需嚴(yán)格控制抵抗力，注重力學(xué)體系受力平衡。

3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)

3.1建筑選址

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，建筑選址發(fā)揮著不可忽視的作用，雖然地震對建筑的傷害十分明顯，但是合理選擇建筑建設(shè)的位置卻能夠顯著的降低地質(zhì)災(zāi)害對建筑物的作用和發(fā)生的可能。如發(fā)生地震，建筑會出現(xiàn)較為明顯的相對移位。不同結(jié)構(gòu)和土體對建筑結(jié)構(gòu)的影響程度也有所不同。若在建筑設(shè)計(jì)和施工中無法優(yōu)化土體的性能，則一方面會直接影響建筑結(jié)構(gòu)自身的性能，另一方面也會引發(fā)建筑物嚴(yán)重的變形問題。所以，項(xiàng)目選址的過程中，要以可釋放地震能量的區(qū)域?yàn)槭走x，全面考量周邊的地貌和地形，選擇在平坦開闊、土質(zhì)良好的土地上建設(shè)建筑工程。土體的密實(shí)度較高，性狀理想，剛度和強(qiáng)度較大，更能夠承受建筑結(jié)構(gòu)不同組合形式的力的作用。若無法規(guī)避軟土地質(zhì)區(qū)，則設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢，以豐富的經(jīng)驗(yàn)采取有效的優(yōu)化改進(jìn)處理措施，并根據(jù)工程的抗震級別采取針對性的加固措施，進(jìn)而有效緩解地震對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性的威脅。

3.2設(shè)置多道防線

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際設(shè)置多道防線，這可有效減輕地震對建筑物穩(wěn)定性和安全性構(gòu)成的負(fù)面影響。設(shè)計(jì)人員需在建筑抗震體系中融入延展性能十分優(yōu)越的構(gòu)件，同時也可將其作為第一道防線，將其他建筑構(gòu)件視為第二和第三道防線。如發(fā)生地震，且第一道防線損壞后，則可充分利用第二道和第三道防線來減輕地震對建筑的沖擊，進(jìn)而減少人員及財(cái)產(chǎn)損失。

3.3優(yōu)化布局，削弱地震能量

削減地震能量也是減輕地震對建筑結(jié)構(gòu)損害的重要方式。為了最大限度地減輕地震的破壞力，在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該嚴(yán)格控制地震可能引發(fā)的建筑物位移。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工作中需對其予以定性分析和科學(xué)預(yù)測，以削弱地震對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞作用。此外，如發(fā)生地震，為了最大程度地避免建筑物可能出現(xiàn)的破壞及變形問題，可以定量分析基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建筑下層位置移動的延性比，這種方法也可應(yīng)用在地質(zhì)較硬的土木工程設(shè)計(jì)和建設(shè)中。

4常見結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法

4.1防震縫設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員要以預(yù)防地震為基本原則完成抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，針對無法滿足設(shè)計(jì)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及要求的建筑，也應(yīng)按照設(shè)計(jì)的要求設(shè)置防震縫，防震縫能夠起到分解建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的作用，進(jìn)而將建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為不同獨(dú)立的單元。縫隙兩側(cè)需預(yù)留適當(dāng)?shù)膶挾龋_保防震裂縫與上層建筑相互獨(dú)立，相互分離。如發(fā)生地震，防震縫能夠有效減輕地震所引發(fā)的建筑物受力不均勻，結(jié)構(gòu)體型不規(guī)則。且建筑的某個區(qū)域發(fā)生形變或損壞時，也不會影響到其他部位的性能。

4.2墻體設(shè)計(jì)

工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如發(fā)生地震災(zāi)害，建筑墻體所受的影響最大，墻體受到地震作用后極易出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)倒塌的情況。可以說，墻體設(shè)計(jì)在房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占據(jù)著重要的位置。為強(qiáng)化設(shè)計(jì)效果，設(shè)計(jì)者需單獨(dú)設(shè)計(jì)墻體結(jié)構(gòu)。墻體的縱向設(shè)計(jì)與橫向設(shè)計(jì)均要滿足抗震設(shè)計(jì)的基本要求，以此不斷完善抗震設(shè)計(jì)。在整體概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)方案中，設(shè)計(jì)者需高度重視細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，以剪力墻結(jié)構(gòu)為例，在墻體的橫向設(shè)計(jì)中，高度重視設(shè)計(jì)的均勻度，如發(fā)生地震災(zāi)害，確保墻體不會受地震作用的影響而出現(xiàn)橫向位移。在墻體的縱向設(shè)計(jì)中，如出現(xiàn)大規(guī)模地震，應(yīng)保證墻體不會發(fā)生嚴(yán)重的縱向位移，進(jìn)而減輕地震作用對墻體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負(fù)面影響。再者，墻體結(jié)構(gòu)的承載力也需滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求。建筑的剛度與墻體的數(shù)量具有十分密切的聯(lián)系，如墻體的數(shù)量并未滿足設(shè)計(jì)的要求，則建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性也會受到較大的影響，建筑剛度也會因此大打折扣，建筑無法應(yīng)對大規(guī)模地震的侵?jǐn)_。

4.3屋頂設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代房屋設(shè)計(jì)中，房屋工程施工的質(zhì)量與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著十分緊密的聯(lián)系。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好的建筑，在發(fā)生地震災(zāi)害時，結(jié)構(gòu)所受的影響會相對較小，規(guī)避了人員及財(cái)產(chǎn)損失。所以為了加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，應(yīng)在設(shè)計(jì)中采取有效措施減輕結(jié)構(gòu)的自重。如屋頂設(shè)計(jì)工作，一方面可滿足工程設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，另一方面也可減輕屋頂?shù)闹亓浚M量避免設(shè)置“屋頂花園”，其可在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中大力推廣應(yīng)用。

4.4隔震和消能減震設(shè)計(jì)

在高層建筑抗震設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的延性結(jié)構(gòu)體系十分常見，其可有效控制建筑結(jié)構(gòu)的剛度，如建筑所在地區(qū)出現(xiàn)地震災(zāi)害，則可保證建筑減隔震構(gòu)件優(yōu)先處于非彈性狀態(tài)，增大延性，吸收地震作用所釋放的能量，進(jìn)而減輕地震災(zāi)害對建筑物的破壞，防止建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形或倒塌等問題。

5結(jié)束語

房屋建筑工程設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)直接影響著結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，同時也關(guān)系到建筑的使用壽命。對此，在建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)中的主要原則和基本流程，加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)的概念，進(jìn)而增大建筑工程對地震作用的抵抗能力，提高建筑的安全性。

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作者：趙宏偉 單位：山西中方森特建筑工程設(shè)計(jì)研究院